專利名稱：以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高分子化合物的組合物，具體地說，涉及一種以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前廣泛用于包裝行業(yè)的發(fā)泡材料(如聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等發(fā)泡材料)，其原材料大多以石油為基礎(chǔ)制得，不能降解，其廢棄物對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。而目前一些含有天然高分子物質(zhì)的材料雖然具有可降解性能，有利于減輕對環(huán)境的污染，但其緩沖性能及保溫性能卻比較欠缺。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料及其制備方法，這種全降解發(fā)泡材料可完全降解，并且具有較佳的緩沖性能和保溫性能。采用的技術(shù)方案如下一種以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成 淀粉65 84. 69%，纖維素13 25%，發(fā)泡劑0. 5 1. 05%，增塑劑0. 23 1. 79%，抗氧劑0. 18 0. 80 %，穩(wěn)定劑0. 39 2. 38 %，潤滑劑0. 78 2. 98 %，脫模劑0. 23 1. 79 %。上述淀粉可以是玉米淀粉、馬鈴薯淀粉和木薯淀粉中的一種或其中多種的混合物。上述纖維素可以是麻纖維素、蘆葦纖維素、秸稈纖維素和木材纖維素中的一種或其中多種的混合物。上述發(fā)泡劑可以是偶氮二甲酰胺(AC發(fā)泡劑)、取代丁烷或氟利昂。優(yōu)選上述增塑劑是生物材料增塑劑，具體可以是甘油和環(huán)氧大豆油中的一種或兩者的混合物。上述抗氧劑可以是2，亞甲基雙甲基-6-叔丁基苯酚)(即抗氧劑2M6)， 也可以是四(β _(3，5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸)季戊四醇酯(即抗氧劑1010)。上述穩(wěn)定劑可以是硬脂酸鹽(如硬脂酸鋅或硬脂酸鈣)。
上述潤滑劑可以是滑石粉。上述脫模劑可以是硬脂醇、石蠟或微晶蠟。另一方面，本發(fā)明提供上述以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料的一種制備方法，其特征在于依次包括下述步驟(1)將淀粉與溫度為80°C以上的水加入混合機(jī)進(jìn)行混合，并攪拌3 5分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為80 120轉(zhuǎn)/分鐘，得到淀粉糊；(2)將纖維素加入混合機(jī)，并攪拌5 8分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為80 120 轉(zhuǎn)/分鐘，混合機(jī)內(nèi)溫度為65 75°C ；經(jīng)本步驟的攪拌，使纖維素與淀粉糊混合均勻；(3)然后將發(fā)泡劑、增塑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑和脫模劑加入混合機(jī)，并將混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至120 150轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌3 5分鐘，得到混合物料；(4)利用步驟(3)得到的混合物料制作坯料；(5)將坯料置于溫度為190 220°C的模具內(nèi)，進(jìn)行發(fā)泡成型，得到全降解發(fā)泡材料。上述步驟(4)制作坯料具體可采用下述方法從混合機(jī)中取出混合物料，再將混合物料送至三輥壓光機(jī)進(jìn)行壓片，得到一定厚度的片材；然后對片材進(jìn)行分切，得到片狀的坯料。通常使各坯料重量一致，精度控制在士的公差范圍內(nèi)。上述步驟(5)中，發(fā)泡成型的時(shí)間優(yōu)選為35 40秒。完成發(fā)泡成型后，開模取出全降解發(fā)泡材料產(chǎn)品，得到的全降解發(fā)泡材料產(chǎn)品的形狀由模具決定。本發(fā)明以淀粉和纖維素為基礎(chǔ)原料，經(jīng)發(fā)泡成型制得的全降解發(fā)泡材料具有較高的回彈性、較佳的緩沖性能和保溫性能；由于淀粉和纖維素均為天然可降解高分子材料，因此這種全降解發(fā)泡材料廢棄后可完全降解，產(chǎn)生二氧化碳和水，對環(huán)境無污染；另外，本發(fā)明原料獲取范圍廣泛、價(jià)格低廉，制備工藝簡單易行且較為環(huán)保，因此產(chǎn)品成本較低，易于推廣應(yīng)用。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1首先，按下述重量配比配比，配備制備以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料所需的原料淀粉66. 87% (均為玉米淀粉)，纖維素25% (均為蘆葦纖維素)，發(fā)泡劑1.05% (均為偶氮二甲酰胺)，增塑劑1.2% (均為甘油)，抗氧劑0.80% (均為2，2:亞甲基雙G-甲基-6-叔丁基苯酚))，穩(wěn)定劑0. 39% (均為硬脂酸鋅)，潤滑劑2. 9% (均為滑石粉)，脫模劑1.79% (均為硬脂醇)。然后，依次按照下述步驟，制備以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料(1)將淀粉與溫度為80°C的水加入混合機(jī)進(jìn)行混合，并攪拌4分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘，得到淀粉糊；(2)將纖維素加入混合機(jī)，并攪拌6分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘， 混合機(jī)內(nèi)溫度為70°C ；經(jīng)本步驟的攪拌，使纖維素與淀粉糊混合均勻；(3)然后將發(fā)泡劑、增塑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑和脫模劑加入混合機(jī)，并將混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至135轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌4分鐘，得到混合物料；(4)利用步驟(3)得到的混合物料制作坯料；制作坯料具體可采用下述方法從混合機(jī)中取出混合物料，再將混合物料送至三輥壓光機(jī)進(jìn)行壓片，得到一定厚度的片材；然后對片材進(jìn)行分切，得到片狀的坯料。通常使各坯料重量一致，精度控制在士的公差范圍內(nèi)。(5)將坯料置于溫度為210°C的模具內(nèi)，進(jìn)行發(fā)泡成型(發(fā)泡成型的時(shí)間為38 秒)，得到全降解發(fā)泡材料。完成發(fā)泡成型后，開模取出全降解發(fā)泡材料產(chǎn)品。得到的全降解發(fā)泡材料產(chǎn)品的形狀由模具決定。實(shí)施例2首先，按下述重量配比配比，配備制備以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料所需的原料淀粉72% (其中馬鈴薯淀粉50%、木薯淀粉22%)，纖維素20% (其中麻纖維素5%、 秸稈纖維素15%)，發(fā)泡劑(均為氟利昂)，增塑劑1.5% (均為環(huán)氧大豆油)，抗氧劑 0.5% (均為四(β _(3，5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸)季戊四醇酯)，穩(wěn)定劑1.7% (均為硬脂酸鈣)，潤滑劑2. 5% (均為滑石粉)，脫模劑0.8% (均為微晶蠟)。然后，依次按照下述步驟，制備以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料(1)將淀粉與溫度為85°C的水加入混合機(jī)進(jìn)行混合，并攪拌3分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/分鐘，得到淀粉糊；(2)將纖維素加入混合機(jī)，并攪拌5分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為120轉(zhuǎn)/分鐘， 混合機(jī)內(nèi)溫度為75°C ；經(jīng)本步驟的攪拌，使纖維素與淀粉糊混合均勻；(3)然后將發(fā)泡劑、增塑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑和脫模劑加入混合機(jī)，并將混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至150轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌3分鐘，得到混合物料；(4)利用步驟(3)得到的混合物料制作坯料；制作坯料具體可采用下述方法從混合機(jī)中取出混合物料，再將混合物料送至三輥壓光機(jī)進(jìn)行壓片，得到一定厚度的片材；然后對片材進(jìn)行分切，得到片狀的坯料。通常使各坯料重量一致，精度控制在士的公差范圍內(nèi)。(5)將坯料置于溫度為220°C的模具內(nèi)，進(jìn)行發(fā)泡成型(發(fā)泡成型的時(shí)間為35 秒)，得到全降解發(fā)泡材料。完成發(fā)泡成型后，開模取出全降解發(fā)泡材料產(chǎn)品。得到的全降解發(fā)泡材料產(chǎn)品的形狀由模具決定。實(shí)施例3首先，按下述重量配比配比，配備制備以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料所需的原料淀粉84. 69% (均為木薯淀粉)，纖維素13% (其中秸稈纖維素8%、木材纖維素5%)， 發(fā)泡劑0.5% (均為取代丁烷)，增塑劑0.23% (其中甘油0.15%、環(huán)氧大豆油0.08%)， 抗氧劑0. 18% (均為2，2:亞甲基雙G-甲基-6-叔丁基苯酚))，穩(wěn)定劑0.39% (均為硬脂酸鋅)，潤滑劑0.78% (均為滑石粉)，脫模劑0.23% (均為石蠟)。然后，依次按照下述步驟，制備以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料(1)將淀粉與溫度為90°C的水加入混合機(jī)進(jìn)行混合，并攪拌5分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘，得到淀粉糊；(2)將纖維素加入混合機(jī)，并攪拌8分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為80轉(zhuǎn)/分鐘， 混合機(jī)內(nèi)溫度為65°C ；經(jīng)本步驟的攪拌，使纖維素與淀粉糊混合均勻；(3)然后將發(fā)泡劑、增塑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑和脫模劑加入混合機(jī)，并將混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至120轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌5分鐘，得到混合物料；(4)利用步驟( 得到的混合物料制作坯料；制作坯料具體可采用下述方法從混合機(jī)中取出混合物料，再將混合物料送至三輥壓光機(jī)進(jìn)行壓片，得到一定厚度的片材；然后對片材進(jìn)行分切，得到片狀的坯料。通常使各坯料重量一致，精度控制在士的公差范圍內(nèi)。(5)將坯料置于溫度為190°C的模具內(nèi)，進(jìn)行發(fā)泡成型(發(fā)泡成型的時(shí)間為40 秒)，得到全降解發(fā)泡材料。完成發(fā)泡成型后，開模取出全降解發(fā)泡材料產(chǎn)品。得到的全降解發(fā)泡材料產(chǎn)品的形狀由模具決定。實(shí)施例4首先，按下述重量配比配比，配備制備以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料所需的原料淀粉73. 4% (均為木薯淀粉)，纖維素18% (均為秸稈纖維素)，發(fā)泡劑0.8% (均為偶氮二甲酰胺)，增塑劑1.79% (均為甘油)，抗氧劑0.63% (均為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸)季戊四醇酯)，穩(wěn)定劑2. 38% (均為硬脂酸鈣)，潤滑劑1.5% (均為滑石粉)，脫模劑1.5% (均為微晶蠟)。然后，依次按照下述步驟，制備以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料(1)將淀粉與溫度為88°C的水加入混合機(jī)進(jìn)行混合，并攪拌4. 5分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為110轉(zhuǎn)/分鐘，得到淀粉糊；(2)將纖維素加入混合機(jī)，并攪拌7分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為110轉(zhuǎn)/分鐘， 混合機(jī)內(nèi)溫度為68°C ；經(jīng)本步驟的攪拌，使纖維素與淀粉糊混合均勻；(3)然后將發(fā)泡劑、增塑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑和脫模劑加入混合機(jī)，并將混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至140轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌4分鐘，得到混合物料；(4)利用步驟(3)得到的混合物料制作坯料；制作坯料具體可采用下述方法從混合機(jī)中取出混合物料，再將混合物料送至三輥壓光機(jī)進(jìn)行壓片，得到一定厚度的片材；然后對片材進(jìn)行分切，得到片狀的坯料。通常使各坯料重量一致，精度控制在士的公差范圍內(nèi)。(5)將坯料置于溫度為200°C的模具內(nèi)，進(jìn)行發(fā)泡成型(發(fā)泡成型的時(shí)間為36 秒)，得到全降解發(fā)泡材料。完成發(fā)泡成型后，開模取出全降解發(fā)泡材料產(chǎn)品。得到的全降解發(fā)泡材料產(chǎn)品的形狀由模具決定。實(shí)施例5首先，按下述重量配比配比，配備制備以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料所需的原料淀粉65% (均為馬鈴薯淀粉)，纖維素25% (其中蘆葦纖維素)，發(fā)泡劑(均為取代丁烷)，增塑劑1.7% (均為環(huán)氧大豆油)，抗氧劑0.7% (均為四(β-(3，5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸)季戊四醇酯)，穩(wěn)定劑2.3% (均為硬脂酸鈣)，潤滑劑2. 6% (均為滑石粉)， 脫模劑1.7% (均為石蠟)。然后，依次按照下述步驟，制備以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料(1)將淀粉與溫度為82°C的水加入混合機(jī)進(jìn)行混合，并攪拌4分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為105轉(zhuǎn)/分鐘，得到淀粉糊；(2)將纖維素加入混合機(jī)，并攪拌7分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為105轉(zhuǎn)/分鐘， 混合機(jī)內(nèi)溫度為72°C ；經(jīng)本步驟的攪拌，使纖維素與淀粉糊混合均勻；(3)然后將發(fā)泡劑、增塑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑和脫模劑加入混合機(jī)，并將混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至130轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌4. 5分鐘，得到混合物料；(4)利用步驟( 得到的混合物料制作坯料；制作坯料具體可采用下述方法從混合機(jī)中取出混合物料，再將混合物料送至三輥壓光機(jī)進(jìn)行壓片，得到一定厚度的片材；然后對片材進(jìn)行分切，得到片狀的坯料。通常使各坯料重量一致，精度控制在士的公差范圍內(nèi)。
(5)將坯料置于溫度為220°C的模具內(nèi)，進(jìn)行發(fā)泡成型(發(fā)泡成型的時(shí)間為35 秒)，得到全降解發(fā)泡材料。完成發(fā)泡成型后，開模取出全降解發(fā)泡材料產(chǎn)品。得到的全降解發(fā)泡材料產(chǎn)品的形狀由模具決定。
權(quán)利要求
1.一種以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成淀粉65 84. 69%，纖維素13 25%，發(fā)泡劑0. 5 1. 05%，增塑劑0. 23 1. 79%，抗氧劑 0. 18 0. 80%，穩(wěn)定劑 0. 39 2. 38%，潤滑劑 0. 78 2. 98%，脫模劑 0. 23 1. 79%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料，其特征是所述淀粉是玉米淀粉、馬鈴薯淀粉和木薯淀粉中的一種或其中多種的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料，其特征是所述纖維素是麻纖維素、蘆葦纖維素、秸稈纖維素和木材纖維素中的一種或其中多種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料，其特征是所述發(fā)泡劑是偶氮二甲酰胺、取代丁烷或氟利昂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料，其特征是所述增塑劑是甘油和環(huán)氧大豆油中的一種或兩者的混合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料，其特征是所述抗氧劑是 2，2:亞甲基雙甲基-6-叔丁基苯酚)或四(β _(3，5-二叔丁基-4-羥基)苯丙酸) 季戊四醇酯。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料，其特征是所述穩(wěn)定劑是硬脂酸鋅或硬脂酸鈣。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料，其特征是所述潤滑劑是滑石粉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料，其特征是所述脫模劑是硬脂醇、石蠟或微晶蠟。
10.權(quán)利要求1-9所述的以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料的制備方法，其特征在于依次包括下述步驟(1)將淀粉與溫度為80°c以上的水加入混合機(jī)進(jìn)行混合，并攪拌3 5分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為80 120轉(zhuǎn)/分鐘，得到淀粉糊；(2)將纖維素加入混合機(jī)，并攪拌5 8分鐘，混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速為80 120轉(zhuǎn)/ 分鐘，混合機(jī)內(nèi)溫度為65 75°C ；(3)然后將發(fā)泡劑、增塑劑、抗氧劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑和脫模劑加入混合機(jī)，并將混合機(jī)中攪拌器的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)至120 150轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌3 5分鐘，得到混合物料；(4)利用步驟( 得到的混合物料制作坯料；(5)將坯料置于溫度為190 220°C的模具內(nèi)，進(jìn)行發(fā)泡成型，得到全降解發(fā)泡材料。
全文摘要
一種以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料，其特征在于由下述重量配比的原料制成淀粉65～84.69％，纖維素13～25％，發(fā)泡劑0.5～1.05％，增塑劑0.23～1.79％，抗氧劑0.18～0.80％，穩(wěn)定劑0.39～2.38％，潤滑劑0.78～2.98％，脫模劑0.23～1.79％。本發(fā)明還提供上述以淀粉為基料的全降解發(fā)泡材料的一種制備方法。本發(fā)明以淀粉和纖維素為基礎(chǔ)原料，經(jīng)發(fā)泡成型制得的全降解發(fā)泡材料具有較高的回彈性、較佳的緩沖性能和保溫性能，這種全降解發(fā)泡材料廢棄后可完全降解，對環(huán)境無污染；另外，本發(fā)明產(chǎn)品成本較低，易于推廣應(yīng)用。
文檔編號(hào)B29C44/60GK102206361SQ20111010643
公開日2011年10月5日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月27日
發(fā)明者王惠群 申請人:廣東益德環(huán)?？萍加邢薰?br>